【算法】之归并排序

1,思想

  • 利用递归,创建临时的空间,把一个数组细分成若干个小块,再把每一个小块进行排序,最后完成排序。
  • 在排序的时候,需要3个索引值,i,j,k。i指向左边的第一个索引,j是指向右边的第一个索引。k指向的是整个数组的索引,(k指向的是元素的第二个索引)

2,图解

(1) 先分块在这里插入图片描述
(2)归并
在这里插入图片描述
(3)比较i,j位置元素的大小,把小的放在k位置上在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3,代码

package bobo.algo;

import java.util.*;

public class MergeSort{

    // 我们的算法类不允许产生任何实例
    private MergeSort(){}

    // 将arr[l...mid]和arr[mid+1...r]两部分进行归并
    private static void merge(Comparable[] arr, int l, int mid, int r) {

//        Comparable[] aux = Arrays.copyOfRange(arr, l, r+1);
        for (int i =l;i <= r;i++){
            temp[i-l] = arr[i];
        }
        // 初始化,i指向左半部分的起始索引位置l;j指向右半部分起始索引位置mid+1
        int i = l, j = mid+1;
        for( int k = l ; k <= r; k ++ ){

            if( i > mid ){  // 如果左半部分元素已经全部处理完毕
                arr[k] = aux[j-l]; j ++;
            }
            else if( j > r ){   // 如果右半部分元素已经全部处理完毕
                arr[k] = aux[i-l]; i ++;
            }
            else if( aux[i-l].compareTo(aux[j-l]) < 0 ){  // 左半部分所指元素 < 右半部分所指元素
                arr[k] = aux[i-l]; i ++;
            }
            else{  // 左半部分所指元素 >= 右半部分所指元素
                arr[k] = aux[j-l]; j ++;
            }
        }
    }

    // 递归使用归并排序,对arr[l...r]的范围进行排序
    private static void sort(Comparable[] arr, int l, int r) {

        if (l >= r)
            return;

        int mid = (l+r)/2;
        sort(arr, l, mid);
        sort(arr, mid + 1, r);
        merge(arr, l, mid, r);
    }

    public static void sort(Comparable[] arr){

        int n = arr.length;
        sort(arr, 0, n-1);
    }

    // 测试MergeSort
    public static void main(String[] args) {

        // Merge Sort是我们学习的第一个O(nlogn)复杂度的算法
        // 可以在1秒之内轻松处理100万数量级的数据
        // 注意:不要轻易尝试使用SelectionSort, InsertionSort或者BubbleSort处理100万级的数据
        // 否则,你就见识了O(n^2)的算法和O(nlogn)算法的本质差异:)
        int N = 1000000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SortTestHelper.testSort("bobo.algo.MergeSort", arr);

        return;
    }
}

彗星袭月,白虹贯日,仓鹰击于殿上。

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